守卫系统的最后一道防线：深入 Sentinel 限流降级与熔断机制（对比 Hystrix）

在微服务架构中，服务的稳定性是重中之重。当流量突发、下游服务响应缓慢或故障时，如果不加以控制，整个系统可能面临雪崩风险。Sentinel 作为 Spring Cloud Alibaba 的核心组件，以其强大的流量控制、熔断降级能力，成为了许多企业的首选"守卫"。

一、为什么需要限流、降级与熔断？

微服务系统中，服务间调用链路复杂，一个节点的故障可能级联放大，导致整个系统崩溃。常见的防护手段包括：

限流（Flow Control）：控制流量速率，避免系统过载。
降级（Degrade）：当服务不稳定时，主动拒绝或快速返回兜底数据。
熔断（Circuit Breaking）：检测到下游故障时"断开"调用，防止故障扩散。

Sentinel 提供了统一的解决方案，支持热点参数限流、集群限流等高级特性，而 Hystrix 已于 2018 年停止维护。

二、核心算法原理详解

1. 令牌桶算法（Token Bucket）

令牌桶是 Sentinel 默认的限流算法之一。它允许一定程度的突发流量（burst），适合需要平滑但容忍短时高峰的场景。

原理：系统以固定速率向桶中放入令牌，请求到来时需获取令牌。若桶空，则拒绝。

2. 漏桶算法（Leaky Bucket）

漏桶算法则更严格，以恒定速率处理请求，多余请求被丢弃或排队。

原理：请求如水流入桶，桶底以固定速率漏出水（处理请求）。桶满则溢出（拒绝）。

3. 滑动时间窗口算法（Sliding Window）

Sentinel 在统计指标（如异常比例、响应时间）时，使用滑动窗口避免固定窗口的边缘问题（如窗口切换时的流量突刺）。

原理：将时间分成多个小格子（buckets），统计时只计算最近 N 个格子的数据，实现平滑滚动。

4. 熔断器模式（Circuit Breaker）

熔断器有三种状态：Closed（闭合） 、Open（打开） 、Half-Open（半开）。

Closed：正常调用，统计错误率/慢调用率。
Open：熔断触发，直接快速失败。
Half-Open：恢复期，允许少量请求试探，若成功则闭合。

Sentinel 的熔断策略包括慢调用比例、异常比例、异常数。

三、Sentinel vs Hystrix 对比

Hystrix 是 Netflix 开源的经典熔断库，但已停止开发。以下是关键对比：

特性	Sentinel	Hystrix
维护状态	活跃维护（Alibaba 开源）	2018 年停止维护
限流算法	支持令牌桶、漏桶、滑动窗口等丰富算法	主要基于信号量/线程池隔离
熔断策略	慢调用比例、异常比例、异常数	主要错误率阈值
隔离策略	信号量隔离（轻量）	线程池/信号量隔离
实时指标统计	滑动窗口（更精确）	固定滚动窗口
控制台	强大动态规则配置、实时监控	简单 Dashboard
热点参数限流	支持	不支持
性能	更高（责任链设计，无线程池开销）	线程池隔离有额外开销

四、Sentinel SlotChain：责任链模式的精妙设计

Sentinel 的核心是 SlotChain，采用责任链模式（Chain of Responsibility）将各种规则检查串联起来。

每个 Slot 负责一项职责，按顺序执行：

五、实战代码实例：演示 QPS 突增时的流量拒绝

1. 添加依赖（Spring Boot + Spring Cloud Alibaba）

复制代码

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-sentinel</artifactId>
    <version>2023.0.1.0</version> <!-- 适配你的 SCA 版本 -->
</dependency>

2. 配置 Sentinel（application.yml）

复制代码

spring:
  cloud:
    sentinel:
      transport:
        dashboard: localhost:8080  # Sentinel 控制台地址

3. 定义资源并添加限流规则

java 复制代码

import com.alibaba.csp.sentinel.Entry;
import com.alibaba.csp.sentinel.SphU;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.BlockException;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.RuleConstant;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.FlowRule;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.FlowRuleManager;
import org.springframework.boot.ApplicationRunner;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

@RestController
public class DemoController {

    // 初始化限流规则：QPS > 5 时拒绝
    @Bean
    public ApplicationRunner initFlowRule() {
        return args -> {
            List<FlowRule> rules = new ArrayList<>();
            FlowRule rule = new FlowRule();
            rule.setResource("hello");               // 资源名
            rule.setGrade(RuleConstant.FLOW_GRADE_QPS); // QPS 限流
            rule.setCount(5);                        // 阈值 5
            rules.add(rule);
            FlowRuleManager.loadRules(rules);
        };
    }

    @GetMapping("/hello")
    public String hello() {
        Entry entry = null;
        try {
            entry = SphU.entry("hello");  // 进入资源
            // 正常业务逻辑
            Thread.sleep(10); // 模拟业务耗时
            return "Hello Sentinel!";
        } catch (BlockException e) {
            // 被限流/熔断/降级时快速失败
            return "System busy, please try later! (Blocked by Sentinel)";
        } catch (InterruptedException ie) {
            return "Interrupted";
        } finally {
            if (entry != null) {
                entry.exit();
            }
        }
    }
}

六、结语

Sentinel 以其先进的算法、灵活的责任链设计和活跃的社区支持，已成为微服务流量防护的首选方案。相比已退役的 Hystrix，它在性能、可扩展性和功能丰富度上更具优势。

在实际生产中，合理配置规则、结合控制台动态调整，能有效守护系统稳定。建议从简单限流开始，逐步引入熔断、热点参数防护等高级特性。